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世界纳米科技发展态势和特点

发布时间:2017-12-03 阅读:

  世界纳米技术的发展与特点

  科学界普遍认为,纳米技术是21世纪经济增长的主要动力,它的作用可以使微电子在二十世纪下半叶对世界的影响变得渺茫。纳米技术将会给医学,制造,材料和信息通讯等行业带来革命性的变化。因此近年来纳米技术受到了世界各国特别是发达国家的青睐,引发了越来越激烈的竞争。由于所有国家都在竞相推出纳米技术发展战略和计划。由于纳米技术对于国家未来经济社会发展和国家安全具有重要意义,世界各国都将纳米技术研发作为21世纪技术创新的主体,因此,制定了自己的发展战略并计划引导和推动纳米技术的发展,目前世界上已有50多个国家制定了国家级纳米技术计划,虽然有些国家没有具体纳米技术计划,但其他计划往往包括纳米技术研究(1)发达国家和地区的雄心壮志为了抓住纳米技术的机遇,美国在2000年率先制定了国家级纳米技术倡议(NNI),美国的目的是巩固联邦机构的权力,加强协调发展科学纳米工程技术的发展。 2003年11月,美国国会通过了“21世纪纳米技术研究法”,这标志着纳米技术已经成为联邦政府的重大研究和发展计划。从基础研究,应用研究到研究中心,基础设施建设和人才培养等全面展开。 \\ u0026日本政府认为纳米技术是“日本经济复兴”的关键。科学技术项目的第二阶段将生命科学,信息与通信,环境技术和纳米技术作为研究与开发的四个关键领域,确保实施这些领域所需要的战略性资源(人员,资金和设备),从那时起,日本科技界就深入贯彻这一原则,积极推动基础研究开发,同时重点推动研发工作,有效促进经济发展,增强国际竞争力。欧盟第六个框架计划在2002 - 2007年实施,也给予了前所未有的优先纳米技术。该项目将纳米技术作为重中之重,其中13亿欧元用于纳米技术和纳米科学,以知识为基础的多功能材料,新的生产工艺和设备。欧盟委员会也试图在欧洲制定纳米技术战略。目前已经确定了五项促进欧洲纳米技术发展的关键措施:增加投资和动力;加强基础设施建设;在质量和数量上扩大人力资源;强调产业创新,把知识转化为产品和服务;考虑社会因素,获利套期保值。此外,包括德国,法国,爱尔兰和英国在内的大多数欧盟国家也都制定了自己的纳米技术研发计划。 (二)面向机遇的新兴工业化经济认识到纳米技术将对人类社会产生巨大影响,韩国,中国台湾等新兴工业化国家也在努力发展纳米技术,以保持竞争优势。韩国政府于2001年制定了“推进纳米技术十年规划”,2002年制定了新的纳米技术发展法,2003年又制定了“纳米技术开发实施细则”。韩国政府的政策目标是把信息技术,生物技术和纳米技术三大领域整合起来,以提高尖端技术和基础技术的水平。到2010年的十年计划结束时,韩国的纳米技术研发将达到美国和日本等世界五大主要国家的行列。自1999年成立以来,台湾先后建立了“纳米技术高级研究计划”和“纳米技术研究计划”以追求“卓越学术”和“纳米技术产业化”为目标,打造德才兼备的核心设施发展台湾知识型经济,建立产业竞争优势。发展中国家奋起直追。具有综合国力和雄厚科技实力的发展中国家也制定了自己的纳米技术发展战略,以赶上发达国家纳米技术发展的势头。 2001年7月,中国政府发布了“国家纳米技术发展纲要”,先后成立了国家纳米科学与技术协调委员会,国家纳米科学中心和纳米技术委员会。目前正在制定的中长期国家科技发展框架,将明确中国纳米技术发展的路线图,明确中国目前和长期的研究开发任务,以指导和协调在国家层面,集中力量,充分发挥自身优势,力争取得若干重大突破,鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术,南非科技部正在制定国家纳米技术战略预计将于2005年实施。印度政府也加强了在材料科学领域广泛应用的纳米技术的研究和开发,增加了对科研机构和从事材料科学研究的项目的支持2,纳米科技对纳米技术的投入一路攀升在国际上有了一波研究和发展的浪潮,现在富裕的工业化国家或对富裕的工业化国家的渴望都在纳米科学技术和工程基金上投入巨资,投资也在迅速增加。根据欧盟2004年5月的一份报告,世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到过去10年的30多亿欧元。私人纳米技术研究经费估计为20亿欧元。这表明,全球纳米科技研发的年度投入已达50亿欧元。 \\ u0026美国是纳米技术投资最多的国家。在过去的四年里,联邦纳米技术研发的资金已经从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元,到2005年达到了9.82亿美元。更重要的是,根据“21世纪纳米技术研究与开发法”联邦政府将在2005-2008财政年度投资37亿美元纳入纳米技术计划,这还不包括国防部等部门将用于纳米技术研发的资金。日本是继美国之后第二大纳米技术投资者。早在20世纪80年代,日本就开始支持纳米科学研究。近年来,纳米技术投入从2001年的4亿美元迅速上升到2003年的近8亿美元,到2004年将增长20%。在欧洲,根据第六框架计划,欧盟纳米技术资金每年达到7.5亿美元,其中一些估计达到9.15亿美元。其他人估计,欧盟和欧盟在纳米技术研究方面的投资总额可能是美国甚至更高的两倍。中国希望中央政府在未来五年内将投入2.4亿美元用于纳米技术研究。另外,地方政府也将花费2.4亿到3.6亿美元。中国台湾计划在2002年至2007年间在纳米技术领域投资6亿美元,年均增长平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投资估计约为1.45亿美元,而新加坡达到3.7亿美元。对于纳米技术人均公共支出,欧盟25国是2.4欧元,美国是3.7欧元,日本是6.2欧元,根据该计划,2006年美国对纳米技术的公共投资增加到人均5欧元,2004年日本增加到8欧元,从而拉大了欧盟和美国之间的差距美国和日本,公共纳米投资占GDP的比例为:欧盟为0.01%,美国为0.01%,日本为0.02%;此外,根据2004年Luxeos公布的年度报告,在纳米技术研究方面,许多私营企业也纷纷加大对纳米技术的投入,美国企业在这一领域投资约17亿美元,占全球纳米技术投资38亿美元的46%由私营部门提供。亚洲企业将投资14亿美元,占36%。欧洲私人机构将投资6.5亿美元,占17%。由于投资快速增长,纳米技术创新的时代必将到来。 \\ u0026 3,各国纳米技术的发展都有其优点, \\ u0026纳米技术在全国范围内,虽然美国有一些优势,但是现在还没有确定的赢家和输家。据中国科学技术信息研究所纳米科技论文统计,2002 - 2002年纳入“2000 - 2002年度科学引文索引(SCI)”纳米技术研究论文共计40,070篇。纳米技术研究论文数量逐年增长,增长速度较快。 2001年和2002年的增长率分别达到30.22%和18.26%。纳米研究论文从2000年到2002年,美国在过去三年领先于其他国家的优势,累计论文数量超过1万份,几乎占论文全部产出的30%。日本(12.76%),德国(11.28%),中国(10.64%)和法国(7.89%)是各自论文最后的3000多篇论文。此外,2000年至2002年纳米技术在上述五国的产量每年都超过1000个,成为纳米技术研究最活跃的国家和最强大的纳米技术研究国家。中国增长最为显着。 2000年中国纳米科技论文的比例仍然落后于德国,超过了两个百分点,到2002年超过了德国,位居世界第三,接近日本。 \\ u0026经过上述五国,英国,俄罗斯,意大利,韩国,西班牙三年以上的论文数量,每个国家的论文总数超过1000个,每年的论文数量可以进入最高10。这五个国家可以被列为更积极的纳米研究国家。另外,如果欧盟国家整体的论文数量超过36%,高于美国的29.46%。 (2)美国在申请纳米技术发明专利方面占主导地位。据统计,美国专利商标局2000年至2002年共处理纳米技术专利2,236件,其中最大的是美国(1,454件),其次是日本(368件)和德国(118件)。由于专利数据来自美国专利商标局,美国拥有非常多的专利,占比超过60%。日本和德国分列第二和第三位,分别为16.46%和5.28%。英国,韩国,加拿大,法国和中国台湾也有更多的专利,占比超过1%。 \\ u0026专利反映研究成果的实际能力。在大多数国家,纳米纸的数量与专利的比例大不相同。在论文数量最多的20个国家和地区,只有美国,日本和台湾是专利比例超过论文数量的国家和地区。 。这表明,许多国家和地区在纳米技术研究方面都有一定的实力,但是更注重基础研究,实践能力较弱。 (3)总的来说,纳米技术领导者各有所长,美国纳米技术的应用研究在半导体芯片,癌症诊断,新型光学材料和生物分子跟踪等领域得到了迅速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子跟踪中的应用,目前纳米技术在美国的研究重点逐渐转向医学领域。医学纳米技术已被列为美国重点研究项目。在纳米医学领域,纳米传感器可以在实验室条件下及早诊断许多类型的癌症,并能够在实验室条件下及早诊断各种癌症,如前列腺癌和直肠癌。 2004年,美国国立卫生研究院发布了“癌症纳米技术项目”,旨在结合纳米技术,癌症研究和分子生物医学,到2015年实现消除癌症死亡和痛苦的目标;纳米颗粒跟踪体内活性物质的活性也是一个热门的研究课题,它对于研究艾滋病毒,癌细胞等在人体内的活动是非常有用的,也可以用来检测药物对病毒的作用。利用纳米颗粒来追踪病毒也是一个研究成果,未来5到10年内有望实现商业化。 \\ u0026尽管医疗纳米技术正在成为纳米技术的新热点,但纳米技术在半导体芯片领域的应用仍是一个值得关注的问题。美国研究人员正在加紧研究纳米级半导体材料晶体管的应用,希望打破传统的限制,使芯片更小,更快。纳米粒子自组装技术是该领域最受关注的领域。许多科学家试图用化学反应来合成纳米粒子,并按照这些粒子排列的一定规则,使其成为小而快的计算芯片。这项技术有望取代传统的光刻芯片制造技术。在光学新材料中,目前可控制的直径为5纳米到几百纳米,纳米线的可控长度可达数百微米。 \\ u0026日本纳米技术的研发实力,有些方面处于世界领先水平,但还没有走出基础和应用研究阶段,离实际还有很长一段路要走。在纳米技术的研究和开发方面,日本在纳米材料领域,除了碳纳米管以外,还开发了纳米链,中空颗粒,多层螺旋结构,富勒烯结构的富勒结构,纳米管等纳米材料的多种结构在制造方法上,日本不断改进电弧放电法,化学气相合成法,激光烧蚀法等现有方法,积极开发新的制造技术,尤其是大规模生产技术,高温连续烧结设备备受关注,可生产单一和复合超细几十纳米大小的颗粒,以千克/小时计。东丽株式会社和三菱化学的应用型大学开发的新技术可以将碳纳米材料的生产成本降低10倍,并且可以在两到三年内投入量产。日本非常重视测试的开发目前广泛使用的扫描隧道显微镜,原子力显微镜,近场光学显微镜等性能不断上升,并出现了诸如数码显微镜,内置先进相机显微镜,超高真空扫描AFM等新型产品,科学家村田和Kumon成功开发出可用于纳米领域的亚微米喷墨打印设备,在硅,玻璃,金属和有机聚合物等各种材料的基底上打印精细电路,是世界上最高的。日本公司,大学和研究机构正在积极寻求纳米技术在信息等领域的应用离子技术和生物技术,如制造微型高性能元件和量子计算机,如单电子晶体管和分子电子元件,分析分子,蛋白质和基因的结构。但是,这些研究大多处于探索阶段,成果甚微。 \\ u0026欧盟主管纳米科学,特别是在光学和光电子材料,有机电子和光电子学,磁性材料,仿生材料,纳米生物材料,超导体,复合材料,医疗材料和智能材料等领域。 \\ u0026中国在纳米材料及其应用,扫描隧道显微镜和单原子操纵等方面做了大量的研究。主要以金属和无机非金属纳米材料为主,约占80%。聚合物和化学合成材料也很重要但是,发达国家在纳米电子学,纳米器件和纳米生物医学研究方面存在着明显的差距。 4,纳米技术产业化步伐加快目前,纳米技术产业化还处于起步阶段,但展现出巨大的商业前景。据统计:2004年全球纳米技术年产值已达500亿美元,2010年将达到1.44万亿美元。因此,为了尽快实现纳米技术的产业化,所有纳米技术强国都在加紧推进工业化进程。 \\ u0026美国国家科研项目管理部门的经理们认为,美国在这个领域的发展和应用缺乏动力是不足以为美国的大公司“巴”纳米科技的研究。因此,正在努力建立由多所大学和大型企业研究中心组成的多学科体系,希望能够紧密结合纳米技术的基础研究和应用。美国联邦政府和加利福尼亚州政府共同投入巨资,在洛杉矶地区建立了“纳米技术成果转化中心”,以便及时有效应用纳米技术领域的基础研究成果到行业。该中心有两个主要任务:一是纳米技术基础研究;二是要与大企业合作,使最新的基础研究成果尽快实现产业化。他的研究兴趣包括纳米计算,纳米通信,纳米力学和纳米电路的许多方面。这些成就中的许多将是第一个被应用于美国国防工业的成就。 \\ u0026美国一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进产品和工艺的潜力。 IBM,惠普和英特尔等一些IT公司有可能在中期取得突破,生产商用产品。专业,商业和学术组织网络正在迅速扩大,目标是共享信息,促进网络化和加速纳米技术应用。 \\ u0026日本企业也加大了对纳米技术的投入。关西地区近百家企业与16所高校和国家科研院所联合,近日举办“关西纳米技术推介会”,大力推动该地区纳米技术的发展和产业化。日本东丽,三菱,富士通等大公司也大量投资建立纳米技术研究所,试图将纳米技术纳入其各自的行业。 \\ u0026欧盟于2003年建立了纳米技术工业平台,以促进纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出,建立纳米技术产业平台的目标是使工程师,材料科学家,医学研究人员,生物学家,物理学家和化学家共同合作,将纳米技术应用于信息技术,化妆品,化学产品和运输业,生产清洁剂更安全,更持久和更智能的产品,同时降低能耗和浪费。欧盟希望通过建立纳米技术产业平台,加大纳米技术研究投入,尽快赶上纳米技术。为了推动纳米技术成果转化,2000年12月中国成立了第一个纳米技术产业化基地。该基地拥有最先进的纳米技术研究机构和专家,并正在建设一个世界级的纳米技术研究所。该基地的目标是成为世界级的纳米技术城市,孵化一批世界级的高科技企业,培养一批世界级的纳米技术专家和现代企业家,打造基础全面跨学科的。市场化,开放化,移动化的现代“纳米产业集群”。中国科学院2003年8月宣布成立纳米技术产业化基地。该基地由中国科学院和一些纳米科技公司合作,将以产业发展为主,兼顾应用研究,推动基础研究。 \\ u0026美国“技术评论”杂志在其“创新专栏”中报道了纳米技术的进展,指出尽管世界各国正在加快纳米技术商业化的步伐,但亚洲一些国家已经明显地占据了领先地位。中国,日本,韩国和新加坡政府都投入巨资开发纳米技术,旨在开发包括超灵敏诊断技术和超级计算机在内的众多产品。密歇根州立大学纳米技术专家Toma Naik表示,中国,日本和韩国等国将在未来几年成为世界纳米技术的领导者。在一些纳米技术领域,三个国家都处于领先地位。

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